Анализ деформации пластин с ребрами жесткости с использованием PLATE-BUCKLING

Техническая статья

Анализ деформации пластин с элементами жесткости является уникальной задачей для инженеров. Для этого EN 1993‑1‑5 предоставляет три метода расчета:

  • Эффективный метод поперечного сечения, [1] , глава 4-7
  • Метод пониженного стресса, [1] , глава 10
  • Методы анализа методом конечных элементов (FEM), [1] , Приложение C

В PLATE-BUCKLING реализован метод пониженного напряжения. В этой статье приведена информация, которая может быть использована для проектирования жестких коробок.

Определение значений деформации

Как правило, существует два варианта определения значений деформации упрочненных панелей. Во-первых, вы можете получить значения непосредственно из диаграмм, используя существующие граничные условия в соответствии с [2] и [3] . Во-вторых, вы можете выполнить расчет собственного значения. Расчет собственных значений определяет критические факторы нагрузки для соответствующего существующего напряжения. Пересчитав с использованием критического напряжения потери устойчивости, вы можете получить значения потери устойчивости.

Выбор формы режима управления

Оценка определенных форм формы имеет важное значение для дизайна. Анализ прогиба должен быть выполнен для усиленной панели, и соответствующий режим прогиба отобразит глобальный режим отказов. Первую определенную форму моды можно использовать для оценки того, имеется ли изгиб подпанели, секции панели или усиленной плиты. В следующем примере показана форма первой моды для изгиба подпанели выше и ниже продольного ребра жесткости.

Рисунок 01 - Локальная пряжка

На этом этапе должно быть решено, должны ли соответствующие субпанели анализироваться отдельно или должна ли форма глобальной моды быть выбрана из форм более высокой моды. PLATE ‑ BUCKLING позволяет определять до 50 модовых форм. На следующем рисунке показан режим деформации № 17 для общего отказа усиленной панели.

Рисунок 02 - Глобальная потеря устойчивости

Определение критических напряжений деформации пластины

На основе конструкции усиленной пластины и с использованием соответствующей общей формы моды расчет критических напряжений потери устойчивости пластины в соответствии с [1] , Приложение A, может быть выполнен с использованием значений потери устойчивости и критического напряжения потери устойчивости.

В качестве альтернативы существуют аналитические формулы для расчета критического напряжения изгиба пластины, представленные в [1] , Приложение A. Однако при использовании этих формул следует применять следующие граничные условия:

  • Не менее трех продольных ребер жесткости, которые можно применять в качестве эквивалентных ортотропных пластин
  • Один продольный элемент жесткости в зоне сжатия деформируемой панели
  • Два продольных ребра жесткости в зоне сжатия изогнутой панели

Метод расчета для одного или двух продольных ребер жесткости в зоне сжатия основан на упруго поддерживаемый эквивалентном элементе. Критические напряжения изгиба, определяемые путем экстраполяции на край сжатия, приводят к критическим напряжениям изгиба пластины.

Пример процесса проектирования

Следующий пример будет применять этот процесс проектирования:

Рисунок 03 - Пример

Как упоминалось ранее, форма первого режима отображает режим локального выпучивания и, следовательно, не влияет на конструкцию усиленной пластины. В этом случае теперь вы можете изучить альтернативный процесс проектирования.

Вариант 1: Анализ потери устойчивости на основе подпанелей выше и ниже продольного ребра жесткости

В отдельном примере конструкции в PLATE-BUCKLING соответствующая подпанель определяется с соответствующими размерами, граничными условиями и нагрузками. Затем выполняется анализ потери устойчивости для нескрепленной панели потери устойчивости.

Рисунок 04 - Локальная панель проектирования

Вариант 2: Анализ потери устойчивости для определяющей формы глобального режима субпанели

PLATE-BUCKLING позволяет не только анализировать до 50 модовых форм, но также может быть полезным для всех соответствующих анализов потери устойчивости. В следующем примере форма режима управления (Режим № 17) используется для проектирования подпанели.

Рисунок 05 - Дизайн Глобальной Панели

Следует отметить, что в качестве альтернативы варианту 2 вы можете выполнить анализ, используя метод аналитического расчета для определения критических напряжений потери устойчивости и потери устойчивости, как описано в Приложении A.2. Однако, поскольку глобальная форма режима субпанели может быть четко определена, это не является необходимым для этого примера.

Резюме

Ручные расчеты жестких коробок могут быть очень сложными и трудоемкими.
Во многих случаях анализ может быть невозможен без обширных численных расчетов. Программное обеспечение PLATE ‑ BUCKLING обеспечивает решение для таких нужд и позволяет проводить эффективный анализ деформации пластины.

Ссылка

[1] Европейский комитет по стандартизации. (2016). Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций. Часть 1-5: Элементы конструкций с гальваническим покрытием. EN 1993‑1‑5. Брюссель: CEN.
[2] Klöppel, K. & Scheer, J. (1960). Beulwerte ausgesteifter Rechteckplatten, группа 1. Берлин: Verlag Вильгельм Эрнст и Сон.
[3] Klöppel, K. & Scheer, J. (1968). Beulwerte ausgesteifter Rechteckplatten, группа 2. Берлин: Verlag Вильгельм Эрнст унд Сон.

Загрузки

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RFEM Металлоконструкции
RF-PLATE-BUCKLING 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет на устойчивость прямоугольных пластин с элементами жесткости или без них

Цена первой лицензии
900,00 USD
Автономные Стальные конструкции
PLATE-BUCKLING 8.xx - Stand-Alone

Автономная программа

Расчет на устойчивость прямоугольных пластин с элементами жесткости или без них

Цена первой лицензии
900,00 USD